- •СодержАние
- •Список Основных условных обозначений
- •Введение
- •1. Холодильные агенты
- •Озоноразрушающие cfc- и hcfc-хладагенты
- •Озонобезопасные синтетические хладагенты
- •Cмесевые озонобезопасные хладагенты
- •«Природные» хладагенты
- •2. Холодильные масла
- •2.1. Назначение и классификация
- •Технические показатели холодильных масел
- •Классы вязкости масел по iso 3448
- •Значения вязкости различных масел
- •Показатели холодильных масел
- •Температурные показатели смазочных масел
- •2.2. Растворы
- •Растворимость r717 в минеральном масле
- •2.3. Масла в низкотемпературных системах
- •Показатели масел, исследованных на пенообразование
- •Максимальные значения коэффициентов пенообразования (Kп, max) для растворов масло–хладагент
- •Совместимость хладагентов и смазочных масел
- •Влагосодержание в холодильных маслах
- •Холодильные масла и материалы
- •Значение показателей масел
- •3. Равновесные и неравновесные свойства
- •3.1. Вязкость
- •Кинематическая вязкость холодильных масел
- •Коэффициенты а1, а2 и а3 в уравнении Егера и Лефлера
- •3.2. Плотность
- •Плотность холодильных масел при температуре 20 °с
- •Коэффициенты для расчета плотности масел типов рое и nрое
- •Коэффициенты уравнения Редлиха–Кистера
- •Двойные системы
- •Характеристики смазочных масел
- •3.3. Теплоемкость
- •Значения теплоемкости холодильных масел
- •3.4. Теплопроводность
- •Значения коэффициентов а и в
- •Значения λ30 и холодильных масел
- •Теплопроводность холодильных масел
- •3.5. Поверхностное натяжение
- •Поверхностное натяжение масел σ при температуре 50 °с
- •3.6. Теплота парообразования
- •3.7. Псевдокритические параметры
- •3.8. Фазовое равновесие
- •Коэффициенты уравнения для расчета давления паров холодильных масел
- •Коэффициенты аi и bi уравнения для раствора r22 с маслом ав
- •Коэффициенты уравнения Вагнера для раствора r134а–рое
- •3.9. Кажущаяся молекулярная масса масел и растворов
- •3.10. Энтальпия
- •Приложения Приложение 1 Технологии получения масел
- •1. Нефтяные масла
- •1.2. Синтетические масла
- •1.2.1. Синтетические углеводороды
- •1.2.2. Сложные эфиры
- •Физико-химические свойства сложных эфиров
- •1.2.3. Полиалкиленгликоли
- •Физико-химические свойства паг
- •1.2.4. Олигоорганосилоксаны
- •Свойства олигоорганосилоксановых масел
- •Приложение 2 Физико-химические свойства масел
- •Характеристики масел хф 12-16, хф 22-24, хф 22с-16
- •Характеристики масел eal Arctic Mobil, Icematic sw22 Castrol
- •Характеристики холодильных масел хс-40 и хс-40м
- •Характеристика холодильного масла Planetelf pag 488
- •Характеристика холодильного масла pag 244
- •Коэффициенты поверхностного натяжения масел
- •Теплофизические свойства масел
- •Характеристики холодильного масла хс-100
- •Характеристики масла ипм-10
- •Теплофизические свойства раствора фреон 12–масло хф-12
- •Приложение 3 Методы стандартизации масел
- •Приложение 4 Теплофизические и термодинамические свойства холодильных агентов
- •Теплофизические свойства воды на линии насыщения [31]
- •Термодинамические свойства воды и водяного пара на линии насыщения (по температуре) [31]
- •Термодинамические свойства воды и водяного пара на линии насыщения (по давлению) [31]
- •Теплофизические свойства сухого насыщенного водяного пара [31]
- •Термодинамические свойства четыреххлористого углерода (хладагент r10) на линии насыщения [32]
- •Теплофизические свойства хладагента r11 на линии насыщения [32]
- •Теплофизические свойства хладагента r12 на линии насыщения [32]
- •Теплофизические свойства сухого насыщенного пара хладагента r12 [32]
- •Термодинамические свойства хладагента r12 на линии насыщения [32]
- •Термодинамические свойства хладагента r13 на линии насыщения [32]
- •Теплофизические свойства хладагента r13 на линии насыщения [32]
- •Теплофизические свойства четырехфтористого углерода (хладагент r14) на линии насыщения [32]
- •Теплофизические свойства хладагента r12в1 на линии насыщения [28]
- •Теплофизические свойства хладагента r13в1 на линии насыщения [33]
- •Теплофизические свойства хладагента r20 на линии насыщения [34]
- •Термодинамические свойства хладагента r21 на линии насыщения [34]
- •Теплофизические свойства хладагента r21 на линии насыщения [34]
- •Термодинамические свойства хладагента r22 на линии насыщения [34]
- •Теплофизические свойства хладагента r22 на линии насыщения [34]
- •Термодинамические свойства хладагента r23 на линии насыщения [34]
- •Теплофизические свойства хладагента r23 на линии насыщения [34]
- •Теплофизические свойства хладагента r32 на линии насыщения [33, 35]
- •Теплофизические свойства сухого насыщенного пара хладагента r32 [33, 35]
- •Теплофизические свойства хладагента r113 на линии насыщения [33]
- •Термодинамические свойства хладагента r113 на линии насыщения [33]
- •Теплофизические свойства хладагента r114 на линии насыщения [33]
- •Термодинамические свойства хладагента r114 на линии насыщения [33]
- •Теплофизические свойства хладагента r115 на линии насыщения [33]
- •Термодинамические свойства хладагента r115 на линии насыщения [33]
- •Теплофизические свойства хладагента r123 на линии насыщения [36]
- •Теплофизические свойства хладагента r123а на линии насыщения [36]
- •Теплофизические свойства хладагента r124а на линии насыщения [36]
- •Термодинамические свойства хладагента r125 на линии насыщения [37]
- •Теплофизические свойства хладагента r125 на линии насыщения [37]
- •Теплофизические свойства хладагента r132b на линии насыщения [36]
- •Теплофизические свойства насыщенной жидкости хладагента r133а [ 35]
- •Теплофизические свойства сухого насыщенного пара хладагента r133а [ 35]
- •Термодинамические свойства хладагента r134а на линии насыщения [38]
- •Теплофизические свойства хладагента r134a на линии насыщения [38]
- •Теплофизические свойства хладагента r142b на линии насыщения [33, 35]
- •Теплофизические свойства сухого насыщенного пара хладагента r142b [33, 35]
- •Теплофизические свойства хладагента r143а на линии насыщения [36]
- •Теплофизические свойства хладагента r152а на линии насыщения [33, 35]
- •Теплофизические свойства сухого насыщенного пара хладагента r152а [33, 35]
- •Теплофизические свойства хладагента rс318 на линии насыщения [33]
- •Теплофизические свойства хладагента r404а на линии насыщения [39]
- •Теплофизические свойства хладагента r407с на линии насыщения [40]
- •Теплофизические свойства хладагента r410а на линии насыщения [41]
- •Теплофизические свойства хладагента r502 на линии насыщения [28, 35]
- •Теплофизические свойства сухого насыщенного пара хладагента r502 [28, 35]
- •Теплофизические свойства хладагента r503 на линии насыщения [36]
- •Теплофизические свойства хладагента r507 на линии насыщения [42]
- •Теплофизические свойства аммиака (r717) на линии насыщения [37, 43]
- •Термодинамические свойства аммиака (r717) на линии насыщения [43]
- •Теплофизические свойства сухого насыщенного пара аммиака (r717) [37, 43]
- •Термодинамические свойства диоксида углерода (r744) на линии насыщения [31, 44]
- •Теплофизические свойства диоксида углерода (r744) на линии насыщения [31, 44]
- •Теплофизические свойства сухого насыщенного пара диоксида углерода (r744) [31, 44]
- •Термодинамические свойства пропана (r290) на линии насыщения [45]
- •Теплофизические свойства пропана (r290) на линии насыщения [45, 46]
- •Термодинамические свойства изобутана (r600а) на линии насыщения [46]
- •Теплофизические свойства изобутана (r600a) на линии насыщения [46]
- •Список литературы
- •Свойства холодильных масел и маслофреоновых растворов
Введение
Учебное пособие о холодильных маслах и хладагентах написано по материалам лекций, прочитанных одним из авторов в Санкт-Петербургском государственном университете низкотемпературных и пищевых технологий (СПбГУНиПТ), Тяньцзинском университете (КНР) и Высшей школе Вале (Швейцария).
Первый раздел посвящен холодильным агентам, в том числе природным. Характеристики холодильных масел даны во втором разделе. Свойства маслофреоновых растворов рассмотрены в третьем разделе. В приложениях 1–3 обсуждаются технологии получения минеральных и синтетических масел. Таблицы термодинамических и теплофизических свойств для десятков хладагентов, среди которых R11, R12, R21, R22, R113, R123, R125, R134a, CO2, NH3, пропан, изобутан, R502, R404А, R410А и другие, представлены в приложении 4.
Мы хотели бы отметить пользу, которую принесло знакомство с фундаментальными работами А.В. Быкова, И.М. Калниня, В.И. Сап-ронова, Б.С. Бабакина, А.В. Бараненко, Л.С. Тимофеевского, В.П. Же-лезного, В.З. Геллера, И.И. Перельштейна, В.Ф. Чайковского, Л.Ш. Мал-кина, И.С. Бадылькеса, Л.В. Мельцера, а также советы и пожелания участников Международной научно-технической конференции «Холодильные масла и маслофреоновые смеси», состоявшейся в феврале 2005 года в СПбГУНиПТ, благодаря чему оказалось возможным издать данную работу.
1. Холодильные агенты
Рабочими веществами паровых холодильных машин являются хладагенты: вода, аммиак, углеводороды, фторхлорбромйодпроизводные и эфиры на их основе, диоксид углерода [1–6].
В 70-е годы ХХ века появились сообщения о разрушении синтетическими хладагентами озонового слоя Земли. Конвенция об охране озонового слоя была принята 22 марта 1985 г. в г. Вене. Протокол по веществам, разрушающим озоновый слой, подписан представителями стран, принимавших участие в Венской конвенции, 16 сентября 1987 г. в г. Монреале. Монреальский протокол касался хлад-агентов, содержащих атомы хлора (R11, R12, R113, R114, R115), и всех бромсодержащих хладагентов – галлонов (R13B1, R12B2, R114B2 и др.).
Поправки к Монреальскому протоколу обусловили полное прекращение развитыми странами с 1 января 1996 г. производства хлад-агентов R11, R12, R113, R114 и R115, а также четыреххлористого углерода и метилхлороформа. Срок полного прекращения производства развитыми странами хладагентов класса ГХФУ (HCFC) – 2020 г., ГБХФУ – 1996 г.
В декабре 1997 г. в г. Киото под эгидой ООН был принят протокол, согласно которому к парниковым газам вместе с диоксидом углерода (СО2), метаном (СН4) и оксидом азота (N2O) отнесены синтетические хладагенты – гидрофторуглероды ГФУ (HFC), перфтор-углероды – ПФУ (PFC) и шестифтористая сера (SF6). Снижение выбросов этих газов в атмосферу для 38 развитых стран определено в виде квот на период 2008–2012 гг.
Хладагенты классифицируют по двум системам: женевской и рациональной. В холодильной технике за основу приняли вторую систему, разработанную Международной организацией по стандартизации в стандарте ISO 817–74. Хладагенты обозначают буквой R (от английского «Refrigerant») и цифрой. В цифровом обозначении последняя цифра соответствует числу атомов фтора, предпоследняя – числу атомов водорода, увеличенному на единицу, а третья справа – числу атомов углерода, уменьшенному на единицу. Например, производный метана хладагент CCl2F2 имеет обозначение R012. Ноль опускается, остается R12. Производный ряда этана хладагент C2ClF5 обозначается R115, а хладагент CНClF2 – R22.
Для обозначения азеотропных смесей хладагентов первой указывают цифру 5, например R502 – азеотропная смесь хладагентов R115 и R22. Первая цифра 4 предназначена для обозначения неазеотропных смесей. Так, R407С – неазеотропная смесь хладагентов R134a, R125 и R32. Для записи разных составов смесей хладагентов используют буквы А, В, С, для изомеров – строчные буквы а, b, с: например, R134a, R143a, R142b и т. д. Для обозначения хладагентов неорганического происхождения (без атомов углерода) первой используют цифру 7 и далее две цифры, соответствующие молекулярной массе вещества. Аммиак обозначают R717, воздух – R729, воду – R718 и т. д.
Хладагенты и их смеси рассмотрены в табл. 1.1–1.5. Озоноразрушающие синтетические хладагенты представляют классы CFC и HCFC рабочих веществ (табл. 1.1). Так называемые «переходные» смесевые хладагенты – как правило, смеси озоноразрушающих и озонобезопасных веществ (табл. 1.2). Перечень озонобезопасных синтетических и смесевых хладагентов дан в табл. 1.3–1.4. Природные хладагенты приведены в табл. 1.5. В дополнение к природным хлад-агентам отметим диметиловый эфир RE170 и азеотропную смесь аммиака с этим эфиром R723 (60 % по массе NH3 и 40 % RE170).
Таблица 1.1